CN103816576B - 一种仿生排尿调控器装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种仿生排尿调控器装置及其控制方法。包括监测单元、负压吸引单元、控制驱动单元、人机交互单元、无线通讯单元、电源管理单元。本发明仿生排尿装置通过监测单元监测膀胱压力、尿液流量、电池电量，并将信息反馈给控制驱动单元，控制驱动单元通过运用自适应判断方法，控制负压吸引装置实现仿生排尿，无线通讯单元用于装置与手机等移动终端的通讯交互，实现远程监控功能。该装置能够实现仿生排尿，有利于降低看护工作量，为医生提供排尿信息，帮助其判断病情，且可实现远程监控，具有操作简单，安全可靠，经济性好的特点。

Description

一种仿生排尿调控器装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种仿生排尿调控器装置及其控制方法。

背景技术

在医疗过程中有一些病人由于各种原因造成排尿障碍或者经过手术的病人无法自主排尿，需要借助导尿管进行排尿。目前临床上大量使用导尿管和集尿袋进行手工排尿，劳动强度高，不利于医疗诊断。也有使用压力传感器实现自动排尿的装置，但是无法实现根据人体的生理特点实现仿生排尿，舒适度不高，无法根据不同个体的差异性实现自适应功能，无能量管理不适用于对便携性要求高的场合，也无法实现远程的监控。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷或不足，本发明所要解决的技术问题是：提供一种生排尿调控器装置及其控制方法，该装置既可根据不同的个体实现自适应仿生排尿功能，又能实现与移动终端交互达到远程监控的目的，便于医疗诊断；具有能量管理功能，具有便携、免维护周期长的特点。

本发明采取的技术方案为提供一种仿生排尿调控器装置，包括进尿口、排尿口、监测单元、仿生负压吸引单元、控制驱动单元、人机交互单元、无线通讯单元、电源管理单元，所述仿生负压吸引单元一端连接所述进尿口，另一端连接所述排尿口，还与所述控制单元连接，所述进尿口还与所述监测单元连接，所述监测单元将监测到所述进尿口的状态转为状态信号，反馈到所述控制驱动单元，所述控制驱动单元根据所述状态信号控制仿生排尿装置实现仿生排尿，并对电源进行管理，所述无线通讯单元与所述控制单元连接，所述控制单元与所述人机交互单元连接，所述电源管理单元包含闲时节能管理、报警管理及电机驱动补偿管理。

作为本发明的进一步改进，所述监测单元包括监测膀胱内压力的压力传感器和监测尿液流量的流量传感器。

作为本发明的进一步改进，所述仿生负压吸引单元由电机驱动的可变体积腔体或直流真空泵组成。

作为本发明的进一步改进，所述控制驱动单元是由微处理器和电机驱动控制模块组成。

作为本发明的进一步改进，所述人机交互单元包括显示模块和操作模块。

作为本发明的进一步改进，所述操作模块包括操作面板及位于操作面板上的电源指示灯、报警灯及操作单元，所述操作单元位于所述显示模块的下方，所述电源指示灯和所述报警灯位于所述显示模块的一侧。

一种使用如权利要求1所述仿生排尿调控器装置的控制方法，其特征在于：该方法包括尿量自适应判断方法、呼吸频率判断方法、病人咳嗽和体位改变判断方法；

作为本发明的进一步改进，所述尿量自适应判断方法包括以下步骤：

A、所述仿生排尿调控器装置根据初测尿量计算排尿时间及流量参数；

B、排尿且记录尿量；

C、结合所述仿生排尿调控器装置的流量传感器流量信息对尿量数值进行计算矫正；

D、矫正后返回步骤C。

作为本发明的进一步改进，所述计算矫正包括以下分步骤：C1、流量为零且实际排尿时间小于规划时间；按最小尿量重新规划排尿时间及流量参数；C2、实际排尿时间大于规划时间且流量大于零，继续小流量排尿直至流量为零，计算尿量；C3、实际排尿时间等于规划时间，且流量为零。

作为本发明的进一步改进，所述呼吸频率判断方法将符合呼吸运动周期的测量均值与阈值进行比较，确定负压吸引装置的启动。

作为本发明的进一步改进，所述病人咳嗽判断方法为当压力突然变化，又不符合呼吸运动周期，压力会很快恢复到正常范围，采集数据不被采用；所述体位改变判断方法为当压力突然变化，且长时间保持，重新计算测量均值与变化前的测量均值比较，计算出压力差，对阈值进行补偿。

本发明的有益效果是：本发明提供的仿生排尿调控装置可以实现免看护自动仿生排尿、移动终端远程控制，排尿数据自动存储，具有经济便携、操作方便等特点，有利于实现仿生排尿降低看护工作量，提供排尿信息帮助医生判断病情，可实现远程监控，操作简单，安全可靠，且有经济性好的特点。

附图说明

图1是本发明仿生排尿调控装置的内部结构示意图；

图2是本发明仿生排尿调控装置中人机交换模块示意图；

图3是本发明仿生排尿调控装置排尿控制曲线图；

图4是本发明仿生排尿调控装置及其控制方法的呼吸频率判断图；

图5是本发明仿生排尿调控装置及其控制方法的尿量自适应判断流程图；

图6是本发明仿生排尿调控装置及其控制方法的病人咳嗽、体位改变判断流程图；

图7是本发明仿生排尿调控装置操作流程图；

图8是本发明仿生排尿调控装置设置流程图；

图中数字表示：1、排尿口；2、负压吸引单元；3、监测单元；4、进尿口；5、电源管理单元；6、无线通讯单元,7、控制驱动单元；8、人机交互单元；9、显示模块；10、电源指示灯；11、报警灯；12、操作单元；13、操作面板。

具体实施方式

下面结合附图说明及具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示， 本发明提供一种仿生排尿调控器装置，包括进尿口、排尿口、监测单元、仿生负压吸引单元、控制驱动单元、人机交互单元、无线通讯单元、电源管理单元，所述仿生负压吸引单元一端连接所述进尿口，另一端连接所述排尿口，还与所述控制单元连接，所述进尿口还与所述监测单元连接，所述监测单元将监测到所述进尿口的状态转为状态信号，反馈到所述控制驱动单元，所述控制驱动单元根据所述状态信号控制仿生排尿装置实现仿生排尿，并对电源进行管理，所述无线通讯单元与所述控制单元连接，所述控制单元与所述人机交互单元连接，所述的无线通讯单元是连接装置与移动终端的组件，实现装置与移动终端的信息交互和远程监控；所述电源管理单元给仿生排尿调控器装置提供电源。

如图2所示，新型仿生排尿调控器装置呈方形盒状，其外部由充电接口，进尿快速接口，排尿快速接口，人机交互面板组成，其内部由监测单元、仿生负压吸引单元、控制驱动单元、人机交互单元、无线通讯单元。

如图1所示，所述监测单元包括监测膀胱内压力的压力传感器和监测尿液流量的流量传感器。监测单元含压力传感器和流量传感器，安装在进尿口与负压吸引单元之间，用于监测膀胱压力和排尿流量。

如图1所示，所述电源管理单元，包含闲时节能管理、报警管理及电机驱动补偿管理，闲时节能管理指调控器自动切换节能模式与工作模式，该工作模式包括单机工作模式和移动智能终端交互工作模式，实现节能目的。报警管理指在电量低于一定值时，调控器会发出报警信号，提醒用户充电。电机驱动补偿管理指电量降低时，电机的转速会下降，导致流量降低，会出现排不净的现象，调控器会根据电量情况动态调整负压吸引装置排尿时间。所述的单机工作模式是指调控器可以单独运行，实现基本的排尿功能，保存排尿数据。所述的移动智能终端交互工作模式，是指通过在移动智能终端上安装APP可实现智能移动终端与调控器的信息交互，用户可以通过移动智能终端设定参数，监控调控器运行状态，并可设定定时向其他移动终端发送排尿数据和报警信息，便于医生判断病情及降低看护强度。

如图3所示，所述仿生负压吸引单元由电机驱动的可变体积腔体或直流真空泵组成，根据个体尿量情况，通过控制腔体体积变化量和变化率，来控制排尿流速流量，模拟生理排尿过程。仿生负压吸引单元由电机驱动的变体积腔体或直流真空泵组成，前后安装单向阀，与进尿口和排尿口相联通，用于通过控制排尿流速流量，模拟生理排尿过程。

如图1所示，所述控制驱动单元是由微处理器和电机驱动控制模块组成。微处理器接受检测装置传来的信息并处理，根据状态信号采用自适应决策判断方法，控制仿生排尿装置实现仿生排尿，并对能量进行管理。控制驱动单元为装置的核心，含主控芯片、电源转换电路、时钟电路、电机驱动电路，连接仿生负压吸引单元、监测单元、电源管理单元、无线通讯单元、人机交互单元，承担信号采集、分析，驱动控制，决策判断，信息交互等任务；

如图2所示，所述人机交互单元包括显示模块和操作模块。人机交互单元，具有时间设定、模式设定、参数设定、信息发送等相关功能，通过人机交互可以显示状态及系统参数信息，操作模块可以设定系统参数和实现运行模式选择。

如图2所示，所述操作模块包括操作面板及位于操作面板上的电源指示灯、报警灯及操作单元，所述操作单元位于所述显示模块的下方，所述电源指示灯和所述报警灯位于所述显示模块的一侧。

仿生排尿控制方法是运用模拟人体真实排尿的特点进行主动排尿的控制方法，其实现过程是建立人体膀胱模型，以人体呼吸频率、强度及初测尿量为输入变量，通过模型函数计算出膀胱的排尿参数，控制排尿频率和流量。

自适应决策方法：自动排尿是通过感知人体呼吸频率，排尿压力曲线实现动态参数调整与前期预测，以实现仿生排尿装置的自适应功能，同时避免因咳嗽、姿态变化引起腹压变化的误操作。

如图5所示，一种使用仿生排尿调控器装置的控制方法，该方法包括尿量自适应判断方法、呼吸频率判断方法、病人咳嗽和体位改变判断方法；

所述的尿量自适应判断，用于解决因不同个体膀胱容量差异，导致的排不尽或过度排尿的问题，其方法是采用试测法进行测量，在第一次使用时，低速运行仿生负压吸引装置，通过流量传感器对流量进行监控，待流量趋近于零时，仿生负压吸引装置停止运行，微处理器根据流量信息和时间信息自动计算尿量，以此尿量为初测尿量，调控器据此初测尿量计算仿生排尿时间和流量，在以后每次排尿时，均结合流量传感器流量信息对尿量数值进行计算矫正，矫正方法取最近几次测试均值为准。

包括以下步骤：

A、所述仿生排尿调控器装置根据初测尿量计算排尿时间及流量参数；

B、排尿且记录尿量；

C、结合所述仿生排尿调控器装置的流量传感器流量信息对尿量数值进行计算矫正；

所述计算矫正包括以下分步骤：C1、流量为零且实际排尿时间小于规划时间；按最小尿量重新规划排尿时间及流量参数；C2、实际排尿时间大于规划时间且流量大于零，继续小流量排尿直至流量为零，计算尿量；C3、实际排尿时间等于规划时间，且流量为零；

D、矫正后返回步骤C。

如图4、图6所示，所述的呼吸频率判断，用于解决人体呼吸运动对测量压力的影响，由于膀胱内压由腹压和逼尿肌压两部分组成，呼吸运动引起的腹压变化会导致排尿时间提前，不利于膀胱充盈，达不到锻炼括约肌的目的，如图4所示由于呼吸运动，控制器在t1时间就触发打开负压吸引装置，而实际打开时间应该是t2。其方法是检测记录相邻压力最高点和最低点之间的时间，作为呼吸运动半个周期，将此符合此周期的测量均值与阈值进行比较，确定负压吸引装置的启动。

如图6所示，所述的病人咳嗽、体位改变判断，咳嗽、短时体位改变等突发情况引起腹压变化的判定方法是在压力突然变化，不符合呼吸运动周期，压力会很快恢复到正常范围，此时，采集数据不被采用。长时间体位改变判定方法是压力突然变化，且长时间保持，此时重新计算均值与变化前的均值比较，计算出压力差，对阈值进行性补偿。

如图7所示，仿生排尿调控器的操作流程如下：开始把导尿接口连接导尿管，排尿接口连接排尿袋，打开仿生排尿调控器的电源开关，电源指示灯亮，进入自检状态，等待自检完成后绿灯常亮，在人机交互界面进行功能选择，系统运行，使用完毕后关闭电源，分离导尿管、导尿袋。

如图8所示，仿生排尿调控器的设置流程如下：打开调控器的电源，系统进入自检预热状态，人机交互界面进行模式选择，如选择联机工作模式，调控器开始联机，如联机不成功继续进入开始联机状态，联机成功后进入初始设置选择，如选择单机工作状态，直接进入初始设置选择，如是，进入设置参数状态，调控器据此初测尿量计算仿生排尿时间和流量，系统自动运行，如不是，系统使用默认设置或最近一次设置，也进入系统自动运行。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种仿生排尿调控器装置，其特征在于：包括进尿口、排尿口、监测单元、仿生负压吸引单元、控制驱动单元、人机交互单元、无线通讯单元、电源管理单元，所述仿生负压吸引单元一端连接所述进尿口，另一端连接所述排尿口，还与所述控制驱动单元连接，所述进尿口还与所述监测单元连接，所述监测单元将监测到所述进尿口的状态转为状态信号，反馈到所述控制驱动单元，所述控制驱动单元根据所述状态信号控制仿生排尿装置实现仿生排尿，并对电源进行管理，所述无线通讯单元与所述控制驱动单元连接，所述控制驱动单元与所述人机交互单元连接，所述电源管理单元包含闲时节能管理、报警管理及电机驱动补偿管理，闲时节能管理指调控器自动切换节能模式与工作模式，该工作模式包括单机工作模式和移动智能终端交互工作模式，实现节能目的，所述的单机工作模式是指调控器可以单独运行，实现基本的排尿功能，保存排尿数据，所述的移动智能终端交互工作模式，是指通过在移动智能终端上安装APP可实现智能移动终端与调控器的信息交互。

2.根据权利要求1所述的仿生排尿调控器装置，其特征在于：所述监测单元包括监测膀胱内压力的压力传感器和监测尿液流量的流量传感器。

3.根据权利要求1所述的仿生排尿调控器装置，其特征在于：所述仿生负压吸引单元由电机驱动的可变体积腔体或直流真空泵组成。

4.根据权利要求1所述的仿生排尿调控器装置，其特征在于：所述控制驱动单元是由微处理器和电机驱动控制模块组成。

5.根据权利要求1所述的仿生排尿调控器装置，其特征在于：所述人机交互单元包括显示模块和操作模块。

6.根据权利要求5所述的仿生排尿调控器装置，其特征在于：所述操作模块包括操作面板及位于操作面板上的电源指示灯、报警灯及操作单元，所述操作单元位于所述显示模块的下方，所述电源指示灯和所述报警灯位于所述显示模块的一侧。